Z-pin复合材料的空间非均匀纤维排布和残余应力

项目主要针对Z-pin复合材料的pin针植入和固化成型工艺过程，研究Z-pin植入复合材料后诱导的纤维非均匀排布的表征以及Z-pin复合材料固化成型的残余应力等两个问题。建立具有普适性的二维非均匀纤维体积含量和纤维偏转角模型, 得到非均匀纤维体积分数和纤维偏转角的具体数学关系。发展分辨纤维、基体、Pin针、树脂富集区的细观力学模型，通过热传导-固化-粘弹性的耦合问题分析，揭示固化残余应力的形成和演化规律。采用复合材料细观力学的Mori-Tanaka方法，发展考虑非均匀纤维体积含量分布特征和固化度影响的复合材料粘弹性本构关系, 并将其用于计算残余应力的热传导-固化-粘弹性的耦合分析中。该项目的成果将填补z-pin增强复合材料成型工艺诱导残余应力研究的空白，对改进Z-pin复合材料的成型工艺具有理论指导意义，因此，具有重要的科学意义和工程应用价值。

项目主要针对 Z-pin 复合材料的pin 针植入和固化成型工艺过程，研究了Z-pin 植入复合材料后诱导的纤维非均匀排布的表征以及Z-pin 复合材料固化成型的残余应力等两个问题。建立了具有普适性的二维非均匀纤维体积含量和纤维偏转角模型, 得到了非均匀纤维体积分数和纤维偏转角的具体数学关系。发展了分辨纤维、基体、Pin 针、树脂富集区的细观力学模型，通过热传导-固化-粘弹性的耦合问题分析，揭示了固化残余应力的形成和演化规律。基于非均匀纤维体积含量分布特征和固化度影响的复合材料本构关系, 分析了残余应力。该项目对改进Z-pin 复合材料的成型工艺具有理论指导意义。